81. Интегрирующие цифровые фазометры.
Упрощенная структурная схема однополупериодного интегрирующего цифрового фазометра (ИЦФ), реализующая алгоритм → → код представлена на рисунке 5.6.
Рисунок 5.6 – Структурная схема однополупериодного ИЦФ
Как видно из схемы (рисунок 5.6) на выходе селектора 1 образуются пачки счетных импульсов (рисунок 5.4, д). Число импульсов в пачке равно и определяется выражением (5.10). Эти пачки поступают на вход селектора 2, который открыт на время действия стробирующего импульса U5 (рисунок 5.4, е). Этот импульс формируется в УУ из импульсов ГСИ, путем понижения их частоты следования в раз с помощью делителя частоты. Таким образом = и обеспечивается выполнение необходимой кратности между и . Число пачек счетных импульсов на выходе селектора 2 (рисунок 5.4, ж) равно (5.14) В результате счетчик фиксирует число импульсов N равное
С учетом (5.10) и (5.15)
Как видно из выражения (5.15), число импульсов N прямо определяет измеряемое значение т.к. и – величины постоянные. Значение не зависит к тому же от периода сигналов .
Преимущества ИЦФ по сравнению с неинтегрирующим: 1)независимость результатов измерения от периода ; 2)уменьшение погрешности измерения при наличии помех; 3)уменьшение погрешности дискретности в раз и увеличение во столько же раз верхней границы диапазона рабочих частот фазометра в гомодинном варианте.
Дальнейшее расширение диапазона частот требует применения гетеродинного преобразования частоты как и для ЦЧ. Основным недостатком ИЦФ является пониженное быстродействия, т.к. для получения высоких метрологических характеристик требуется обеспечение условия >>Тx.
В практике проектирования ИЦФ широкое применение находит также схема, реализующая алгоритм: → → →код.
82. Динамические характеристики средств измерений.
Динамические характеристики – это характеристики инерционных свойств СИ. Они определяют зависимость параметров выходного сигнала СИ от изменяющихся во времени величин (параметров входного сигнала, внешних влияющих величин, нагрузки). В зависимости от полноты описания динамических свойств ИП различают полные и частные динамические характеристики. Они могут нормироваться:
функцией связи между входными и выходными сигналами (передаточная функция, переходная характеристика, импульсная переходная характеристика, амплитудно-фазовая характеристика, совокупность АЧХ и ФЧХ);
графиками или таблицами номинальных амплитудно- и фазочастотных характеристик и допускаемыми отклонениями от них;
временем установления показаний. Величина, обратная времени установления, называется быстродействием СИ.
83. Магнитоэлектрические амперметры.
Амперметры включаются в цепь, по которой протекает измеряемый ток, последовательно с нагрузкой, имеющей сопротивление (рисунок 2.3).
– внутреннее (собственное) сопротивление амперметра, которое равно сумме сопротивлений витков катушки и токопроводящих элементов. Если у амперметра есть схема термокомпенсации, то в добавляется еще сопротивление термокомпенсирующего резистора.
Рисунок 2.3 - Схема включения амперметра
Вследствие конечного значения RA изменится режим электрической цепи после включения в нее амперметра, т.е. измеренное значение тока( Iизм) не будет равно действительному значению тока I, протекающего по цепи до включения амперметра. Действительно:
, а и .
Следовательно, возникает методическая погрешность измерения тока, обусловленная конечным значением собственного сопротивления амперметра RA. Ее можно определить, воспользовавшись общими выражениями для погрешностей результатов измерений. Относительная методическая погрешность измерения тока будет ровна:
(2.11)
Из этого выражения видно: 1)погрешность тем меньше, чем меньше RA по сравнению с Rн, т.е. для уменьшения погрешности необходимо чтобы при выборе амперметра всегда выполнялось условие RA << Rн; 2)она всегда отрицательна, т.к. < ; 3)значение погрешности не зависит от класса точности амперметра, а полностью определяется отношением Rн / RA;
4) является систематической погрешностью с известным значением и знаком, т.е. может быть исключена из результатов измерений с помощью поправки.
Если при измерениях значение тока становится больше верхнего предела измерения амперметра , то, чтобы его измерить, необходимо уметь расширить пределы измерения амперметра. Для этого на практике при измерении тока применяются масштабные преобразователи – измерительные шунты, которые подключаются параллельно амперметру. Измерительная схема принимает вид, как показано на рисунке 2.4.
Рисунок 2.4 – Схема включения амперметра с шунтом
Коэффициент преобразования (шунтирования) n равен (2.12)
Для рассматриваемой цепи выражение для можно получить также из первого и второго законов Кирхгофа (2.13)
Из этого выражения можно определить значение сопротивления шунта Rш, необходимое для расширения пределов измерения амперметра в n раз
(2.14)
Шунты применяются главным образом для расширения пределов измерения магнитоэлектрических амперметров на постоянном токе. Они изготавливаются из манганина и конструктивно подразделяются на внутренние (токи до 30 А) и наружные (токи до 7500 А). Основные параметры шунтов регламентируются стандартом, и они имеют свои классы точности.